柳絮纤维改性及其增强聚乳酸基薄膜复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柳絮纤维改性及其增强聚乳酸基薄膜复合材料的制备方法，具体为：步骤1，制备改性柳絮纤维；步骤2，分别称取柳絮纤维或改性柳絮纤维、聚乳酸和马来酸酐接枝聚乳酸放入烘箱中进行干燥；步骤3，将经干燥的柳絮纤维或改性柳絮纤维，或柳絮纤维和马来酸酐接枝聚乳酸，和聚乳酸按比例称取放入混炼机中进行熔融混炼，得到共混物；步骤4，将共混物进行粉碎，得到颗粒状的复合材料，进行烘干；步骤5，将充分干燥的复合材料定量称取，然后进行热压成型，得到薄膜复合材料。本发明专利技术采用热压成型法制备得到柳絮纤维/聚乳酸薄膜复合材料或者改性柳絮纤维/聚乳酸薄膜复合材料，制备工艺简单，制备过程环保，实现了柳絮的高值化利用。实现了柳絮的高值化利用。实现了柳絮的高值化利用。

【技术实现步骤摘要】
柳絮纤维改性及其增强聚乳酸基薄膜复合材料的制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料制备方法
，涉及一种柳絮纤维改性及其增强聚乳酸基薄膜复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]塑料制品由于强度高、价格低、耐腐蚀、易加工等特点，在人们的日常生活中得到了广泛的使用。塑料制品给人们带来很多便利的同时，也造成了极大的负面影响。使得石油资源等不可再生资源被大量的消耗，并且其不可降解性造成了严峻的环境污染。近年来，随着人们环保意识的提高，可降解塑料成了国内外研究的热点。
[0003]聚乳酸(PLA)是一种理想的生物基可降解高分子材料，PLA来源广泛，以乳酸为原料，不依赖石油等化石原料，并且其力学、化学性能与传统塑料材料接近。PLA具有良好的生物相容性、加工性能、机械强度、降解性能等，但同时又受到其本身韧性差、亲水性差、在自然环境下降解速率慢等性能的限制，导致其应用受到限制。因此，基于PLA的改性就成了国内外研究的热点。
[0004]国内外利用木纤维、秸秆纤维、麻纤维等植物纤维来增强PLA，植物纤维增强PLA基复合材料具有低耗能、低污染和高回收率的特点，对环境的污染很小，而且具有良好的力学性能、热性能、低吸水率，可以满足对木塑复合材料的大多数要求。目前，在国际市场上植物纤维/PLA复合材料多应用于精致工艺品的内包装，食品业和航天航空业。
[0005]近年来，国内植物纤维复合材料发展迅猛，但是柳絮作为天然纤维增强体在植物纤维复合材料中的相关研究尚未见到报道。柳絮是柳树种子成熟后炸裂的产物，柳树主要靠飞舞的柳絮来传粉受精。春季时期，柳絮对人们的生活造成了很大困扰，影响呼吸且易引发火灾。因此，柳絮通常被视做废弃物，但其实质为优质的生物质资源。柳絮的主要成分是纤维素，它占干燥柳絮重量的94％左右，其余成分为纤维素伴生物。因此，柳絮是优质的纤维素来源，在复合材料制备过程中，使用柳絮作为纤维来源，可以很大程度上减少材料预处理的工序，节约成本。
[0006]据统计，一棵柳树每年可以产出28万
‑
1485万枚柳絮，重量大概1kg。我国有很多地方都是以柳树为绿化树种，因此有大量的柳絮资源。在中国以柳树为绿化树种的城市，每年柳絮产量可达数千万公斤。如果这些柳絮纤维可以实现资源化利用，不仅可以带来一定的社会经济效益，还可以解决柳絮的环境污染问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种柳絮纤维改性及其增强聚乳酸基薄膜复合材料的制备方法，采用热压成型法制备得到柳絮纤维/聚乳酸薄膜复合材料或者改性柳絮纤维/聚乳酸薄膜复合材料，制备工艺简单，制备过程环保，实现了柳絮的高值化利用。
[0008]本专利技术所采用的技术方案是，柳絮纤维改性及其增强聚乳酸基薄膜复合材料的制备方法，具体按照如下步骤实施：
[0009]步骤1，制备改性柳絮纤维；
[0010]步骤2，分别称取一定量的柳絮纤维或步骤1制备的改性柳絮纤维、聚乳酸和马来酸酐接枝聚乳酸放入烘箱中进行干燥；
[0011]步骤3，将经步骤2干燥的柳絮纤维和聚乳酸按比例称取放入混炼机中进行熔融混炼，得到共混物a；
[0012]或者将经步骤2干燥的改性柳絮纤维和聚乳酸按比例称取放入混炼机中进行熔融混炼，得到共混物b；
[0013]或者将经步骤2充分干燥的柳絮纤维、聚乳酸和马来酸酐接枝聚乳酸按比例称取放入混炼机中进行熔融混炼，在混炼过程中完成马来酸酐接枝聚乳酸对柳絮纤维的改性，得到共混物c；
[0014]步骤4，将步骤3中的共混物a或共混物b或共混物c进行粉碎，得到颗粒状的复合材料，并放入烘箱中进行烘干；
[0015]步骤5，将步骤4中充分干燥的复合材料定量称取，然后进行热压成型，待冷却后取出标准试样，得到柳絮纤维/聚乳酸或者改性柳絮纤维/聚乳酸或者马来酸酐接枝聚乳酸改性柳絮纤维/聚乳酸薄膜复合材料。
[0016]本专利技术的特征还在于，
[0017]步骤1中改性柳絮纤维的制备方法具体为：
[0018]制备硅烷偶联剂KH560溶液，将柳絮纤维浸泡在硅烷偶联剂KH560溶液中，使用水浴加热并不断搅拌，处理一段时间后得到硅烷偶联剂KH560改性柳絮纤维；
[0019]或者制备阳离子聚丙烯酰胺溶液，将柳絮纤维浸泡在阳离子聚丙烯酰胺溶液中，使用水浴加热并不断搅拌，处理一段时间后得到阳离子聚丙烯酰胺改性柳絮纤维。
[0020]硅烷偶联剂KH560溶液为硅烷偶联剂KH560溶于无水乙醇溶液获得，且硅烷偶联剂KH560溶液中硅烷偶联剂KH560的质量为制备所得的改性柳絮纤维/聚乳酸复合材料质量的3
±
0.2％；
[0021]阳离子聚丙烯酰胺溶液为阳离子聚丙烯酰胺溶于去离子水中获得，且阳离子聚丙烯酰胺溶液中阳离子聚丙烯酰胺的质量为制备所得的改性柳絮纤维/聚乳酸复合材料质量的1
±
0.2％。
[0022]水浴加热温度为50
‑
70℃，水浴时间为4
‑
5h，并且每隔半小时搅拌一次。
[0023]步骤2中柳絮纤维和改性柳絮纤维干燥的温度为50
‑
60℃，干燥时间为7
‑
8h；聚乳酸和马来酸酐接枝聚乳酸的干燥温度为70
‑
80℃，干燥时间为7
‑
8h。
[0024]步骤3中若为柳絮纤维和聚乳酸混合，柳絮纤维的质量为共混物a的5
‑
20％，剩余为聚乳酸；
[0025]若为改性柳絮纤维和聚乳酸混合，则改性柳絮纤维的质量为共混物b质量的10
±
0.2％，剩余为聚乳酸；
[0026]若为柳絮纤维、聚乳酸和马来酸酐接枝聚乳酸混合，则柳絮纤维的质量为共混物c质量的10
±
0.2％，马来酸酐接枝聚乳酸的质量为共混物c质量的2
±
0.2％，剩余为聚乳酸。
[0027]步骤3中混炼温度为170
‑
175℃，混炼时间为5
‑
10min。
[0028]步骤4中粉碎时间为40
±
2s，得到的颗粒状的复合材料在烘箱中进行烘干的烘干温度为70
‑
80℃，烘干时间为4
‑
5h。
[0029]步骤5每份复合材料3.5
‑
4g，热压温度为170
‑
180℃，预热时间2
‑
3min，预热压力0MPa，热压压力为15
±
1MPa，保压时间10
±
1min。
[0030]本专利技术的有益效果是
[0031](1)本专利技术柳絮纤维改性及其增强PLA基薄膜复合材料的制备方法，分别用KH560、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、马来酸酐接枝聚乳酸(PLA
‑
g
‑
MAH)对纤维进行表面改性处理得到改性柳絮纤维，将柳絮纤维或改性柳絮纤维和PLA充本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.柳絮纤维改性及其增强聚乳酸基薄膜复合材料的制备方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：步骤1，制备改性柳絮纤维；步骤2，分别称取一定量的柳絮纤维或步骤1制备的改性柳絮纤维、聚乳酸和马来酸酐接枝聚乳酸放入烘箱中进行干燥；步骤3，将经步骤2干燥的柳絮纤维和聚乳酸按比例称取放入混炼机中进行熔融混炼，得到共混物a；或者将经步骤2干燥的改性柳絮纤维和聚乳酸按比例称取放入混炼机中进行熔融混炼，得到共混物b；或者将经步骤2充分干燥的柳絮纤维、聚乳酸和马来酸酐接枝聚乳酸按比例称取放入混炼机中进行熔融混炼，在混炼过程中完成马来酸酐接枝聚乳酸对柳絮纤维的改性，得到共混物c；步骤4，将步骤3中的共混物a或共混物b或共混物c进行粉碎，得到颗粒状的复合材料，并放入烘箱中进行烘干；步骤5，将步骤4中充分干燥的复合材料定量称取，然后进行热压成型，待冷却后取出标准试样，得到柳絮纤维/聚乳酸或者改性柳絮纤维/聚乳酸或者马来酸酐接枝聚乳酸改性柳絮纤维/聚乳酸薄膜复合材料。2.根据权利要求1所述的柳絮纤维改性及其增强聚乳酸基薄膜复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中改性柳絮纤维的制备方法具体为：制备硅烷偶联剂KH560溶液，将柳絮纤维浸泡在硅烷偶联剂KH560溶液中，使用水浴加热并不断搅拌，处理一段时间后得到硅烷偶联剂KH560改性柳絮纤维；或者制备阳离子聚丙烯酰胺溶液，将柳絮纤维浸泡在阳离子聚丙烯酰胺溶液中，使用水浴加热并不断搅拌，处理一段时间后得到阳离子聚丙烯酰胺改性柳絮纤维。3.根据权利要求2所述的柳絮纤维改性及其增强聚乳酸基薄膜复合材料的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂KH560溶液为将硅烷偶联剂KH560溶于无水乙醇溶液获得，且硅烷偶联剂KH560溶液中硅烷偶联剂KH560的质量为制备所得的改性柳絮纤维/聚乳酸复合材料质量的3
±
0.2％；所述阳离子聚丙烯酰胺溶液为阳离子聚丙烯酰胺溶于去离子水中获得，且阳离子聚丙烯酰胺溶液中阳离子聚丙烯酰胺的质量为制备所得的改性柳絮纤维/聚乳酸复合材料质量的1
±
0.2％。4.根据权利要求3所述的柳絮纤维改性及其增强聚乳酸基薄膜复合材料的制备方法，其特征在于，所述水浴加热温度为50
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张效林，杨梦豪，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：